Propiedades termicas de los materiales

Tensiones térmicas Las tensiones térmicas son esfuerzos inducidos en un cuerpo como resultado de cambios en la temperatura. El conocimiento de los orígenes y naturaleza de las tensiones térmicases importante debido a que estas tensiones conducen a la fractura, o bien a una deformación plástica no deseable.
5.1. Tensiones resultantes de la dilatación y contracción constreñidasConsideramos primero un sólido homogéneo e isótropo en forma de barra que es calentado o bien enfriado uniformemente; o sea, no se imponen gradientes de temperatura. En el caso de la dilatación o contracciónlibres, la barra estará libre de tensiones. Sin embargo, si el movimiento axial de la barra está restringido por extremos rígidos, se formarán tensiones térmicas. La magnitud de la tensión σ resultantedebido a un cambio de temperatura desde T0 a Tf es
σ= Eαl(T0 – Tf)= EαlΔT (Ω)
donde E es el módulo de elasticidad y αl es el coeficiente lineal de dilatación térmica. Al calentar (Tf > T0), latensión es de compresión (σ< 0), puesto que la dilatación ha estado constreñida. Desde luego, si la barra es enfriada (Tf < T0), se producirá un tracción (σ> 0). También la tensión de la ecuación Ω esla misma que la que se requeriría para comprimir elásticamente (o alargar) la barra de nuevo a su longitud original después que se ha dilatado (o contraído) con un cambio de temperatura
T0 – Tf.5.2. Tensiones resultantes de gradientes de temperatura
Cuando un cuerpo es calentado o enfriado, la distribución de temperatura dependerá de :
Su tamaño y forma
Conductividad térmicadel material
Velocidad de cambio de temperatura.
Como resultado de los gradientes de temperatura en el interior del cuerpo, debidos frecuentemente a calentamientos o enfriamientos enlos que la temperatura externa cambia más rápidamente que la interna, se producen tensiones térmicas; los cambios dimensionales diferenciales restringen la dilatación o contracción libres de...